[发明专利]无线充电系统的软启动方法

说明书

本发明公开了一种无线充电系统软启动方法，该方法是通过移相来调节逆变器输出电压，将系统启动过程分为三个阶段：一、在原边电流达到其稳态值之前，逆变器以最大移相角180°输出，实现快速启动；二、在原边电流达到其稳态值峰值时开始调制，调节移相角以抵消由副边电流引起的原边感应电压，可以直接进入稳态；三、在副边电流上升到其稳态值后保持逆变器移相角不变，以保证输出电压不变。采用本发明的方法可以有效的使原边电流迅速增大至稳态电流后保持不变，并使副边快速达到稳态，用时从现有方法的秒级可降至毫秒级，整个过程实现过电流抑制目的。

技术领域

本发明属于无线充电技术领域，涉及一种软启动方法。

背景技术

随着电动汽车的普及，无线充电技术凭借着其安全、灵活、方便等优势正受到越来越多的关注。常用的电动汽车无线充电拓扑如图1所示，原副边均采用SS补偿网络结构。在系统开通过程中，由于暂态过程的存在，可能会有过电压、过电流现象的出现，如图2所示，对电路正常工作造成隐患。传统的做法是尽可能地延长启动时间来实现软启动，实际操作中往往需要秒级以上，然而这对于某些需要快速启动的场合是不够的。本文提出了一种应用于此SS补偿拓扑的能够快速软启动的控制方法，使得系统快速进入稳态，且无过电压与过电流现象产生。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种可实现快速进入稳态的无线充电系统软启动方法。

为了简化互相耦合的多阶电路，将原副边分别表示成包含受控源的二阶电路，如图3所示。采用基波分析法，在原边等效电路中，包含逆变器输出电压v₁、副边电流i₂在原边引起的感应电压Mdi₂/dt；在副边等效电路中，包含原边电流i₂在副边引起的感应电压Mdi₁/dt以及整流器前的等效电压v₂。

对于原边电路，逆变器输出侧方波电压基波分量v₁幅值V₁满足

其中，V_s为无线充电系统输入侧直流电压,α为移相角。

整流器侧等效电压v₂幅值V₂为

其中V_O为输出直流电压。

调节方式如下：

1.开始阶段，将移相角α调至180°，原边电流i₁快速上升直至达到稳态峰值。

2.原边电流i₁上升到稳态峰值后，实时调节移相角α改变逆变器输出电压v₁以跟随感应电压Mdi₂/dt，使得原边电流i₁直接进入稳态，无过电流现象。

3.根据原边稳态电流在副边部分引起的感应电压Mdi₁/dt以及整流器侧等效电压v₂，计算副边电流i₂及其包络线的函数表达式。副边电流i₂自然增大到稳态，无过电流现象。

理论推导

下面首先对原边电路进行理论推导，可得出原边电流i₁上升到稳态峰值后即可直接进入稳态的条件；其次对副边电路进行推导，以得到计算副边电流i₂及其包络线的方法。

1)原边调制

根据原边电路等效部分，如图3(1)所示，列出含电感电流、电容电压初始值的电路微分方程：